CN110057856A - 一种高温梯度热变形高通量测试系统 - Google Patents

一种高温梯度热变形高通量测试系统 Download PDF

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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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Abstract

本申请公开的高温梯度热变形高通量测试系统，与现有技术相比，包括：系统机架；安装于系统机架上的电阻炉；压力施加机构，用于向电阻炉内的测试工件施加单轴的压力；压力检测机构，用于检测电阻炉内的测试工件所受的压力。本申请提供的高温梯度热变形高通量测试系统，相较于现有技术而言，能够实现等截面和变截面试样单轴应力压缩，实现热压缩过程中试样温度场均匀分布，润滑减摩层不受其是否导电影响，且能够在高温变形后实现短时间淬火。

Description

一种高温梯度热变形高通量测试系统
技术领域
本申请涉及材料高温热变形高通量测试技术领域，更具体地说，尤其涉及一种高温梯度热变形高通量测试系统。
背景技术
目前，测试材料高温下的热压缩行为的主要设备有：(1)封闭式高温热压炉；(2)Gleeble热模拟试验机(设备品牌例如：Dynamic System Inc.)，但这两种设备都存在的一定的技术缺陷。
针对高温热压炉：封闭式高温热压炉通常采用石墨加热体，由于石墨高温容易氧化，因此热压需在惰性气氛或真空下进行，压缩完成后需要较长时间才能取样，导致无法冷冻合金组织，影响实验结果可靠性。例如，1000℃在封闭情况下降温至少需要5h。
针对Gleeble热模拟试验机：由于加热方式为电流加热，试样与两端压杆存在冷端效应，试样温度场不均匀，影响材料测试结果精确性。同时，电流加热方式的另一缺点是只适用于等截面试样，对于变截面试样(如本专利权利要求的双圆锥台试样)，电流通量不一样导致试样温度场差异大，实验结果准确性无法保证。对于热压缩实验而言，试样两端与压杆存在摩擦，通常施加润滑减摩层减小摩擦力，这就要求润滑减摩材料在高温下具有导电性，寻找高温下具有良好热导电性的润滑材料极具挑战性。
如何克服上述技术难点，已经成为本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本申请设计了一套高温热变形高通量测试系统，能够实现以下功能：(1)高温下等截面和变截面试样单轴应力热压缩；(2)单轴热压缩过程中试样温度场均匀分布；(3)润滑减摩层不受是否导电影响；(4)试样高温变形后实现短时间淬火。
本申请提供的技术方案如下：
本申请提供一种高温梯度热变形高通量测试系统，包括：系统机架；安装于系统机架上的电阻炉；压力施加机构，用于向电阻炉内的测试工件施加单轴的压力；压力检测机构，用于检测电阻炉内的测试工件所受的压力。
进一步地，在本发明一种优选的方式中，压力施加机构包括：安装于系统机架上，且可单轴运动的压力平台；安装于压力平台上的压力柱；与压力柱连接，用于下压测试工件的压杆。
进一步地，在本发明一种优选的方式中，电阻炉碳化硅加热体具体为三区控温电阻炉。
进一步地，在本发明一种优选的方式中，所述压杆具体为碳化硅压杆或氮化硅压杆。
进一步地，在本发明一种优选的方式中，所述测试工件具体为双圆锥台结构。
此外，测试工件还可为具有等截面或变截面特征的实体结构工件。
进一步地，在本发明一种优选的方式中，测试工件的两端设有润滑层结构。
进一步地，在本发明一种优选的方式中，润滑层结构包括：靠近测试工件端面的氮化硼片层；设于氮化硼片层远离测试工件端的一侧的石墨片层。
进一步地，在本发明一种优选的方式中，润滑层结构还包括：设于氮化硼片层和石墨片层之间的云母片层。
进一步地，在本发明一种优选的方式中，高温梯度热变形高通量测试系统还包括：定位耐高温机械手，用于将待测试样放置于待测位。
进一步地，在本发明一种优选的方式中，定位耐高温机械手包括：定位主体结构；设于定位主体结构一端的环抱式机械爪；安装于定位主体结构上，用于显示测试工件所处位置的式样中心位置显示屏；安装于定位主体结构上的抓取按钮。
本发明提供的一种高温梯度热变形高通量测试系统，与现有技术相比，包括：系统机架，系统机架上安装有电阻炉；系统机架上还设有压力施加机构，用于向电阻炉内的测试工件施加单轴的压力；以及压力检测机构，用于检测电阻炉内的测试工件所受的压力。本申请涉及的高温梯度热变形高通量测试系统，相较于现有技术而言，能够实现等截面和变截面试样单轴应力压缩，实现热压缩过程中试样温度场均匀分布，润滑减摩层不受其是否导电影响，且能够在高温变形后实现短时间淬火。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的高温梯度热变形高通量测试系统的原理示意图；
图2为本发明实施例提供的高温梯度热变形高通量测试系统的立体结构示意图；
图3为本发明实施例提供的高温梯度热变形高通量测试系统中涉及的测试工件的示意图；
图4为本发明实施例涉及的三区控温炉的中段细节示意图；
图5为本发明实施例涉及的测试工件放样细节图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上，它可以直接在另一个元件上或者间接设置在另一个元件上；当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
请如图1至图5所示，本申请实施例提供的高温梯度热变形高通量测试系统，包括：系统机架1；安装于系统机架1上的电阻炉2；压力施加机构3，用于向电阻炉2内的测试工件4施加单轴的压力；压力检测机构7，用于检测电阻炉2内的测试工件4所受的压力。
本发明实施例提供一种高温梯度热变形高通量测试系统，与现有技术相比，包括：系统机架1，系统机架1上安装有电阻炉2；系统机架1上还设有压力施加机构3，用于向电阻炉2内的测试工件4施加单轴的压力；以及压力检测机构7，用于检测电阻炉2内的测试工件4所受的压力。本申请涉及的高温梯度热变形高通量测试系统，相较于现有技术而言，能够实现等截面和变截面试样单轴应力压缩，实现热压缩过程中试样温度场均匀分布，润滑减摩层不受其是否导电影响，且能够在高温变形后实现短时间淬火。
具体地，在本发明实施例中，压力施加机构3包括：安装于系统机架1上，且可上下运动的压力平台31；安装于压力平台上的压力柱32；与压力柱32连接，用于下压测试工件4的压杆33。
其中，压力柱上安装有楔形夹块34，压杆33通过楔形夹块34安装于压力柱32上。
具体地，在本发明实施例中，电阻炉2碳化硅加热体具体为三区控温电阻炉。
具体地，在本发明实施例中，所述压杆33具体为碳化硅压杆或氮化硅压杆。
更为具体地，测试工件4具体为双圆锥台结构。此外，测试工件4还可为具有等截面或变截面特征的其他实体结构工件。
其中，双圆锥台试样的设计，实现了在一个试样上获取了比圆柱试样更宽的工艺参数范围，这种高通量方法获取的数据库可以有效减少试验量及试验成本。
具体地，在本发明实施例中，测试工件4的两端设有润滑层结构5。
具体地，在本发明实施例中，润滑层结构5包括：靠近测试工件4端面的氮化硼片层51；设于氮化硼片层51远离测试工件4端的一侧的石墨片层52。
更为具体地，在本发明实施例中，润滑层结构5还包括：设于氮化硼片层51和石墨片层52之间的云母片层53。
其中，本发明实施例提出了3层润滑技术，在试样两端分别放置片状氮化硼、片状云母及片状石墨，如图3。其中氮化硼片层51可以有效防止高温压缩过程中样品与压杆粘连；云母片层53的主要作用是保温隔热去除冷端效应，石墨片层52的添加，实现减小端面摩擦的效果。润滑层结构的设置，克服了获取的热变形试样出现由于端面摩擦及冷端效应带来的不良影响。
具体地，在本发明实施例中，高温梯度热变形高通量测试系统还包括：定位耐高温机械手6，用于将待测试样放置于待测位。
具体地，在本发明实施例中，定位耐高温机械手6包括：定位主体结构；设于定位主体结构一端的环抱式机械爪；安装于定位主体结构上，用于显示测试工件所处位置的式样中心位置显示屏；安装于定位主体结构上的抓取按钮。
更为具体地阐述，在高温变形后能实现短时间淬火，本发明实施例涉及的高温梯度热变形高通量测试系统，可通过将一台三区控温电阻炉8集成在MTS力学测试与模拟实验机上，实现1400℃以下的高温热变形。
具体地如图4所示，为三区控温炉的中段细节图；图5为放样细节图，测试工件处于上下两压杆之间，三区控温电阻炉8内从上到下依次设有第一温控器81、第二温控器82、第三温控器83。
为避免端面摩擦及冷端效应带来的不良影响，本实施例中涉及的高温梯度热变形高通量测试系统，在试样两端分别设有氮化硼片层、云母片层及石墨片层，有效防止高温压缩过程中样品与压杆粘连，并具有保温隔热去除冷端效应的效果，同时减小了端面摩擦。为精准定位放样点及避免高温取样人工危险的发生，本实施例中涉及电子测量定位耐高温机械手。为减少试验量及试验成本，设计了双圆锥台试样，即单一试样获得的数据量需要多组圆柱试样才能获得，属于高通量材料研究方法。
综上，本发明实施例涉及的高温梯度热变形高通量测试系统可以实现大尺寸试样高温热变形，且在变形结束后可以实现高温开炉淬火；得到的热变形试样未出现由于端面摩擦及冷端效应带来的不良影响；该机械手的设计加入，可有有效定位放样点并避免人工高温取样的危险；实现了在一个试样上获取了比圆柱试样更宽的工艺参数范围，这种高通量方法获取的数据库可以有效减少试验量及试验成本。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种高温梯度热变形高通量测试系统，其特征在于，包括：
系统机架；
安装于系统机架上的电阻炉；
压力施加机构，用于向所述电阻炉内的测试工件施加单轴的压力；
压力检测机构，用于检测所述电阻炉内的测试工件所受的压力。
2.根据权利要求1所述的高温梯度热变形高通量测试系统，其特征在于，所述压力施加机构包括：安装于所述系统机架上，且可上下运动的压力平台；安装于所述压力平台上的压力柱；与所述压力柱连接，用于下压测试工件的压杆。
3.根据权利要求2所述的高温梯度热变形高通量测试系统，其特征在于，所述压杆具体为碳化硅压杆或氮化硅压杆。
4.根据权利要求1所述的高温梯度热变形高通量测试系统，其特征在于，所述测试工件具体为双圆锥台结构。
5.根据权利要求1所述的高温梯度热变形高通量测试系统，其特征在于，所述测试工件的两端设有润滑层结构。
6.根据权利要求5所述的高温梯度热变形高通量测试系统，其特征在于，所述润滑层结构包括：靠近所述测试工件端面的氮化硼片层；设于所述氮化硼片层远离所述测试工件端的一侧的石墨片层。
7.根据权利要求6所述的高温梯度热变形高通量测试系统，其特征在于，所述润滑层结构还包括：设于所述氮化硼片层和所述石墨片层之间的云母片层。
8.根据权利要求1所述的高温梯度热变形高通量测试系统，其特征在于，高温梯度热变形高通量测试系统还包括：定位耐高温机械手，用于将待测试样放置于待测位。
9.根据权利要求8所述的高温梯度热变形高通量测试系统，其特征在于，所述定位耐高温机械手包括：定位主体结构；设于所述定位主体结构一端的环抱式机械爪；安装于所述定位主体结构上，用于显示测试工件所处位置的式样中心位置显示屏；安装于所述定位主体结构上的抓取按钮。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111121461A (zh) * 2020-01-17 2020-05-08 中南大学 一种用于高温合金等温热压缩装置及方法
CN112305009A (zh) * 2020-11-06 2021-02-02 北京石油化工学院 一种电阻式高温压力热模拟试验装置及试验方法
CN113234905A (zh) * 2021-05-10 2021-08-10 烟台大学 一种梯度热变形及梯度热处理的高通量制备方法及装置

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1515799A (zh) * 2002-12-12 2004-07-28 ��֥��ʽ���� 流体机械
CN101631645A (zh) * 2005-11-28 2010-01-20 福瑞克斯有限公司 将颗粒添加剂掺入金属工作表面
CN102944466A (zh) * 2012-11-29 2013-02-27 北京大学 用于超高温氧化环境下的力学性能测试装置和方法
US8486870B1 (en) * 2012-07-02 2013-07-16 Ajay P. Malshe Textured surfaces to enhance nano-lubrication
CN103261384A (zh) * 2010-12-20 2013-08-21 日本帕卡濑精股份有限公司 金属材料的塑性加工用润滑剂
CN103343249A (zh) * 2013-06-25 2013-10-09 江苏大学 一种电场驱动原位梯度热电材料的制备方法
KR20140060068A (ko) * 2012-11-09 2014-05-19 주식회사 포스코 열간프레스성형용 냉연강판의 성형성 평가방법
US20140190771A1 (en) * 2013-01-10 2014-07-10 United States Of America As Represented By The Administrator Of Nasa Pulsed plasma lubrication device and method
CN104451090A (zh) * 2014-11-19 2015-03-25 中南大学 一种材料连续温度梯度热处理方法
CN104931336A (zh) * 2015-06-15 2015-09-23 天津理工大学 一种测试金属材料在低应力下的蠕变试验装置

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1515799A (zh) * 2002-12-12 2004-07-28 ��֥��ʽ���� 流体机械
CN101631645A (zh) * 2005-11-28 2010-01-20 福瑞克斯有限公司 将颗粒添加剂掺入金属工作表面
CN103261384A (zh) * 2010-12-20 2013-08-21 日本帕卡濑精股份有限公司 金属材料的塑性加工用润滑剂
US8486870B1 (en) * 2012-07-02 2013-07-16 Ajay P. Malshe Textured surfaces to enhance nano-lubrication
KR20140060068A (ko) * 2012-11-09 2014-05-19 주식회사 포스코 열간프레스성형용 냉연강판의 성형성 평가방법
CN102944466A (zh) * 2012-11-29 2013-02-27 北京大学 用于超高温氧化环境下的力学性能测试装置和方法
US20140190771A1 (en) * 2013-01-10 2014-07-10 United States Of America As Represented By The Administrator Of Nasa Pulsed plasma lubrication device and method
CN103343249A (zh) * 2013-06-25 2013-10-09 江苏大学 一种电场驱动原位梯度热电材料的制备方法
CN104451090A (zh) * 2014-11-19 2015-03-25 中南大学 一种材料连续温度梯度热处理方法
CN104931336A (zh) * 2015-06-15 2015-09-23 天津理工大学 一种测试金属材料在低应力下的蠕变试验装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
司家勇 等: "DP工艺GH4169合金热加工高通量测试方法", 《中国有色金属学报》 *
王海斗 等: "《固体润滑膜层技术与应用》", 31 March 2009 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111121461A (zh) * 2020-01-17 2020-05-08 中南大学 一种用于高温合金等温热压缩装置及方法
CN112305009A (zh) * 2020-11-06 2021-02-02 北京石油化工学院 一种电阻式高温压力热模拟试验装置及试验方法
CN112305009B (zh) * 2020-11-06 2024-01-19 北京石油化工学院 一种电阻式高温压力热模拟试验装置及试验方法
CN113234905A (zh) * 2021-05-10 2021-08-10 烟台大学 一种梯度热变形及梯度热处理的高通量制备方法及装置

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